JPH10240328A

JPH10240328A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH10240328A
Application number: JP9038233A
Authority: JP
Inventors: 悌史 ▲たか▼橋; Yoshifumi Takahashi; Takashi Iwasaki; 隆至岩▲さき▼; Tomonori Satou; 智典佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JP3640754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】点列指令の修正に用いる点列情報が少ないた
め必ずしも点列指令全体を滑らかにするような有効な修
正が行われず、また、点列指令が円弧などの曲率の変化
の少ない軌跡を表現している場合には、曲率が大きな点
列指令に修正され、滑らかさが失われて誤差が大きな点
列軌跡となってしまう場合があるなどの課題があった。【解決手段】点列指令を通過する曲線の曲率に相当す
る曲率評価値を評価範囲内の複数箇所で計算するととも
に、前記複数の曲率評価値の中で値の大きなものを小さ
くするように前記点列指令の修正量を計算する修正量計
算部５を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の数値
制御に用いられる数値制御装置に関するものであり、特
に、工作機械位置制御用の点列指令を滑らかに修正する
機能を備えた数値制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械を制御するＮＣ装置のＮＣプロ
グラムは、通常、滑らかなスプライン曲線のような軌跡
の場合、曲線を直線近似して微小な線分列として表現す
る。この場合、ＮＣ装置の前記ＮＣプログラムは、連続
する点列（位置座標点）として表現されるか、あるい
は、連続する線分として表現される。このような前記直
線近似による軌跡を点列指令と総称する。

【０００３】前記点列指令は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置で作
成される場合は、計算誤差等で不連続な点が発生する場
合がある。また、モデルの形状を計測して前記点列指令
を作成する場合には、モデルを倣い計測する時に発生す
る計測誤差によってガタガタした不連続な軌跡になる場
合がある。点列指令に不連続な軌跡があると、加工面が
滑らかにならず、また、工作機械にも不必要な加速度が
加わって機械を損傷する場合があるなどの問題がある。

【０００４】このような前記点列指令の不連続点を修正
する方法として、例えば特開平３−６３７０８に示され
たような方法がある。この方法では、不連続な点列指令
を修正するために、連続する点列指令３点ごとに三角形
の重心の近似点を算出し、点列指令を前記重心の近似点
に移動させることにより修正を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の数値制御装置は
以上のように構成されているので、連続する点列指令中
の修正点およびその前後の計３点から三角形の重心を求
めて修正を行うため、点列指令の修正に用いる点列情報
が少なく、このため、前記修正において必ずしも点列指
令全体を滑らかにするような有効な修正が行われない課
題があった。

【０００６】また、点列指令が円弧などの曲率の変化の
少ない軌跡を表現している場合に、上記従来の方法で点
列指令を修正すると、逆に曲率が大きな点列指令に修正
され、滑らかさが失われるとともに、修正が行われるこ
とにより誤差が大きな点列軌跡となってしまう場合があ
る課題があった。

【０００７】さらに、点列指令の修正量に制限を設けて
いないため、加工誤差が許容範囲以上に大きくなる場合
があり、加工不良が発生したりするなどの課題があっ
た。

【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、単純な計算方法により、多数の点
列情報を用いて点列指令全体を滑らかにする有効な修正
を行うことができ、これにより、工作機械による加工面
を滑らかにし、工作機械への不必要な加速度による工作
機械の損傷等を有効に防止することができる数値制御装
置を得ることを目的とする。

【０００９】また、この発明は、円弧のような滑らかな
軌跡を表現している点列指令の場合にも、従来の方法に
おけるように軌跡を劣化させることなく滑らかな点列指
令を得ることができる数値制御装置を得ることを目的と
する。

【００１０】さらに、この発明は、点列指令の修正量が
許容誤差以上の大きな値となって工作機械による加工不
良や工作機械の損傷が発生する事態を防止することがで
きる数値制御装置を得ることを目的とする。

【００１１】さらに、この発明は、曲率の変化や点列指
令間の間隔の変化が大きいような点列指令に対しても軌
跡を劣化させることなく滑らかな点列指令が得られ、点
列指令の修正を有効に行うことができる数値制御装置を
得ることを目的とする。

【００１２】さらに、この発明は、曲線の種類や、誤差
の有無などが複雑に組み合わされたような軌跡に対して
も、精度よく本来の軌跡を復元することのできる数値制
御装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る数値制御装置は、修正量計算部が、点列指令を通過す
る曲線の曲率に相当する曲率評価値を評価範囲内の複数
箇所で計算するとともに、前記複数の曲率評価値の中で
値の大きなものを小さくするように前記点列指令の修正
量を計算するようにしたものである。

【００１４】請求項２記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部が、曲率評価値として、連続する点列
指令を結ぶ線分ベクトルの１次または高次の変化量を示
す差分ベクトルを用いるようにしたものである。

【００１５】請求項３記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部が、複数箇所における差分ベクトルの
各軸成分の２乗和が最小となるように、修正量の前記各
軸成分を計算するようにしたものである。

【００１６】請求項４記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部における修正量を許容誤差値以下に制
限する修正量制限部を備えたものである。

【００１７】請求項５記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部が、差分ベクトルとして、線分ベクト
ルの長さに関する量により重み付けされた線分ベクトル
を用いて計算された差分ベクトルを用いるようにしたも
のである。

【００１８】請求項６記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部が、評価範囲内の点列指令に２次以上
の曲線をあてはめ、その曲線に近づくように前記点列指
令の修正量を計算するようにしたものである。

【００１９】請求項７記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部が、評価範囲内の点列指令に２次曲線
をあてはめるようにしたものである。

【００２０】請求項８記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部における修正量を許容誤差値以下に制
限する修正量制限部を備えるようにしたものである。

【００２１】請求項９記載の発明に係る数値制御装置
は、修正量計算部が、修正された点列指令を以降の修正
点に対する修正量の計算に用いるようにしたものであ
る。

【００２２】請求項１０記載の発明に係る数値制御装置
は、入力された点列指令からなる軌跡の性状を判断する
軌跡判断部を備え、判断された前記軌跡の性状に応じ
て、評価範囲設定部において設定する前記評価範囲、お
よび／または、修正量計算部における前記修正量計算方
法を適宜変更するようにしたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による数
値制御装置の構成を示すブロック図であり、図におい
て、１はこの発明の実施の形態１による数値制御装置、
２はｘ，ｙ，ｚ軸の３軸構成によりなる工作機械、３は
ＣＡＤ／ＣＡＭ装置等から点列指令を含むＮＣプログラ
ムを入力して記憶する点列指令入力部であり、この点列
指令は、位置座標を表す点列あるいはこの点列を結ぶ線
分列により指令される。４は前記点列指令入力部３から
入力した点列指令を数点選択して評価範囲を設定する評
価範囲設定部、５は前記評価範囲設定部４で設定された
点列指令による軌跡の曲率評価値が小さくなるように点
列指令の修正量を計算する修正量計算部、６は前記点列
指令の修正量が最大許容誤差を越えないように前記点列
指令の修正量を制限する修正量制限部である。この最大
許容誤差は加工精度に応じてあらかじめ設定される。７
は点列指令入力部３の点列指令の位置を前記修正量制限
部６からの出力に応じて移動させる点列移動部、８は点
列移動部７から出力される点列指令とＮＣプログラムで
指令される速度指令に基づいて補間計算を行い、工作機
械２の各軸（ｘ，ｙ，ｚ軸）の位置指令を計算しサンプ
リング周期ごとに出力する点列補間部、９は点列補間部
８の出力する位置指令等に基づいて工作機械２を制御す
るサーボ制御部である。

【００２４】また、工作機械２において、１０は工作機
械２を駆動するモータ、１１は工作機械２の位置および
速度を計測するエンコーダである。サーボ制御部９は、
点列補間部８の出力と工作機械２のエンコーダ１１の計
測値から位置制御、速度制御などの制御演算を行い、工
作機械２のモータ１０に電力を供給する。

【００２５】１２は実施の形態１の数値制御装置１の点
列指令修正部であり、前記点列指令入力部３，評価範囲
設定部４，修正量計算部５，修正量制限部６および点列
移動部７を備えている。数値制御装置１は、１つあるい
は複数のＣＰＵ（中央処理装置），メモリ，入出力イン
ターフェイス等で構成されるコンピュータシステムによ
り実現されている。

【００２６】図２は点列指令の１例を示す模式図であ
る。点列指令Ｐ_iは３次元位置座標（Ｐｘ_i，Ｐｙ_i，
Ｐｚ_i）によりなる（ここで、ｉは点列指令のインデッ
クス、ｉ＝１，２，・・，ｎであり、Ｐ₁は始点、Ｐ_n
は終点である。）。

【００２７】次に動作について説明する。まず、数値制
御装置１の点列指令修正部１２の動作を図３を用いて説
明する。図３はこの発明の実施の形態１による数値制御
装置１の点列指令修正部１２の動作を示すフローチャー
トである。図３に示す評価範囲設定部４は、連続する５
点を評価範囲として設定する。

【００２８】ステップＳＴ１は点列指令入力部３の処理
であり、点列指令入力部３はＣＡＤ／ＣＡＭ装置等から
ＮＣプログラムを読み込み、点列指令Ｐ₁，Ｐ₂，・
・，Ｐ_nをメモリに格納する。

【００２９】ステップＳＴ２〜ステップＳＴ８は評価範
囲設定部４の処理である。評価範囲設定部４は、連続す
る５点を評価範囲として設定する。すなわち、図２にお
いて修正を行う点をＰ_iとしたとき、前記修正点Ｐ_iと
その前後の各２点、Ｐ_i-2，Ｐ_i-1，Ｐ_i+1，Ｐ_i+2が
選択される。

【００３０】ステップＳＴ２においては、点列指令Ｐ_i
の最初の修正点として、インデックスｉが２に、すなわ
ちＰ₂が設定される。ステップＳＴ３では、ｉ＝２なら
ステップＳＴ４に処理を進め、ｉ＝２でないならステッ
プＳＴ５に処理を進める。ステップＳＴ５では、ｉ＝ｎ
−１ならステップＳＴ６に処理を進め、ｉ＝ｎ−１でな
いならステップＳＴ７に処理を進める。ステップＳＴ７
では、ｉ＝ｎ（Ｐ_nすなわち終点）ならステップＳＴ２
４に、そうでないならステップＳＴ８に処理を進める。

【００３１】ステップＳＴ４，６，８においては、前記
修正点Ｐ_iとその前後の２点（Ｐ_i- ₂，Ｐ_i-1，
Ｐ_i+1，Ｐ_i+2）の選択を行うが、前記ステップＳＴ４
は点列指令の始点部での処理、前記ステップＳＴ６は点
列指令の終点部での処理、前記ステップＳＴ８は始点部
および終点部以外の処理である。

【００３２】ステップＳＴ４においては点Ｐ_i-2が、ス
テップＳＴ６においては点Ｐ_i+2が存在しないため、ス
テップＳＴ４においては式（１０１）を用いて、ステッ
プＳＴ６においては式（１０２）を用いて、点列指令を
外挿する。Ｐ_i-2＝２Ｐ₀−Ｐ₁ （１０１）Ｐ_i+2＝２Ｐ_n−Ｐ_n-1 （１０２）

【００３３】ステップＳＴ９は修正量計算部５の処理
で、ステップＳＴ４、ステップＳＴ６、ステップＳＴ８
で選択した前記５点から点Ｐ_iの修正量Ｅ_iを計算す
る。修正量Ｅ_iはｉ番目の点Ｐ_iの修正量で、Ｘ、Ｙ、
Ｚ軸の修正量（ｅｘ_i，ｅｙ_i，ｅｚ_i）からなるベク
トルである。

【００３４】図２の点列指令でＰ_iの修正量Ｅ_iを計算
する方法を以下に示す。図４は点列指令の修正動作の説
明図である。まず、図４に示すように、図２の点列指令
から、式（１０３）〜（１０６）により線分ベクトルＳ
_i-2，Ｓ_i-1，Ｓ_i，Ｓ_i+1を計算する。Ｓ_i-2＝Ｐ_i-1 −Ｐ_i-2 ＝（Ｐｘ_i-1 −Ｐｘ_i-2 ，Ｐｙ_i-1 −Ｐｙ_i-2 ，Ｐｚ_i-1 −Ｐｚ_i-2 ）＝（Ｓｘ_i-2 ，Ｓｙ_i-2 ，Ｓｚ_i-2 ）（１０３）Ｓ_i-1＝Ｐ_i −Ｐ_i-1 ＝（Ｐｘ_i −Ｐｘ_i-1 ，Ｐｙ_i −Ｐｙ_i-1 ，Ｐｚ_i −Ｐｚ_i-1 ）＝（Ｓｘ_i-1 ，Ｓｙ_i-1 ，Ｓｚ_i-1 ）（１０４）Ｓ_i ＝Ｐ_i+1 −Ｐ_i ＝（Ｐｘ_i+1 −Ｐｘ_i ，Ｐｙ_i+1 −Ｐｙ_i ，Ｐｚ_i+1 −Ｐｚ_i ）＝（Ｓｘ_i ，Ｓｙ_i ，Ｓｚ_i ）（１０５）Ｓ_i+1＝Ｐ_i+2 −Ｐ_i+1 ＝（Ｐｘ_i+2 −Ｐｘ_i+1 ，Ｐｙ_i+2 −Ｐｙ_i+1 ，Ｐｚ_i+2 −Ｐｚ_i+1 ）＝（Ｓｘ_i+1 ，Ｓｙ_i+1 ，Ｓｚ_i+1 ）（１０６）

【００３５】次に、図４に示すように、第１階差分ベク
トル（差分ベクトル）△Ｓ_i-1，△Ｓ_i ，△Ｓ_i+1 を計
算する。 △Ｓ_i-1＝Ｓ_i-1 −Ｓ_i-2 ＝（Ｓｘ_i-1 −Ｓｘ_i-2 ，Ｓｙ_i-1 −Ｓｙ_i-2 ，Ｓｚ_i-1 −Ｓｚ_i-2 ）（１０７） △Ｓ_i＝Ｓ_i −Ｓ_i-1 ＝（Ｓｘ_i −Ｓｘ_i-1 ，Ｓｙ_i −Ｓｙ_i-1 ，Ｓｚ_i −Ｓｚ_i-1 ）（１０８） △Ｓ_i+1＝Ｓ_i+1 −Ｓ_i ＝（Ｓｘ_i+1 −Ｓｘ_i ，Ｓｙ_i+1 −Ｓｙ_i ，Ｓｚ_i+1 −Ｓｚ_i ）（１０９）

【００３６】図４の点列指令Ｐ_i-2〜Ｐ_i+2はほぼ等間
隔に配置されているので、前記第１階差分ベクトル△Ｓ
_i-1，△Ｓ_i，△Ｓ_i+1はそれぞれ、点列指令軌跡Ｐ
_i-2〜Ｐ_i間，Ｐ_i-1〜Ｐ_i+1 間，Ｐ_i〜Ｐ_i+2間の曲
率が大きい時は大きく、前記曲率が小さい時は小さい値
となる。そこで前記差分ベクトルを曲率評価値として用
いる。

【００３７】修正点Ｐ_iを修正量Ｅ_iだけ移動させると
式（１０７），（１０８），（１０９）の前記差分ベク
トルは以下の式（１１０）〜（１１２）のようになる。
ここで、修正後の前記差分ベクトルを△Ｓ_i-1’、△Ｓ
_i’、△Ｓ_i+1’とする。 △Ｓ_i-1’＝（Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）−Ｓ_i-2 ＝Ｐ_i −２Ｐ_i-1 ＋Ｐ_i-2 ＋Ｅ_i （１１０） △Ｓ_i’＝（Ｓ_i −Ｅ_i ）−（Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）＝Ｐ_i+1 −２Ｐ_i ＋Ｐ_i-1 −２Ｅ_i （１１１） △Ｓ_i+1 ’＝Ｓ_i+1 −（Ｓ_i −Ｅ_i ）＝Ｐ_i+2 −２Ｐ_i+1 ＋Ｐ_i ＋Ｅ_i （１１２）

【００３８】ここで式（１１０），（１１１），（１１
２）の差分ベクトルにおいて大きな値を持つ差分ベクト
ルを小さくするため、前記差分ベクトルの各軸成分の２
乗の和が最小となる修正量Ｅ_i（ｅｘ_i，ｅｙ_i，ｅｚ
_i）を計算する。まず、修正量Ｅ_iのｘ軸成分ｅｘ_iを
求める方法を説明する。

【００３９】前記差分ベクトルのｘ軸成分の２乗の和Ｊ
ｘは下式（１１３）となる。Ｊｘ＝（Ｐｘ_i −２Ｐｘ_i-1 ＋Ｐｘ_i-2 ＋ｅｘ_i ）² ＋（Ｐｘ_i+1 −２Ｐｘ_i ＋Ｐｘ_i-1 −２ｅｘ_i ）² ＋（Ｐｘ_i+2 −２Ｐｘ_i+1 ＋Ｐｘ_i ＋ｅｘ_i ）² （１１３）

【００４０】式（１１３）はｅｘ_iの２次式であり、こ
れが最小となるｅｘ_iを求めるためにＪｘ／ｅｘ_i＝０
とおき、ｅｘ_iについて整理すると、ｅｘ_i ＝−（Ｐｘ_i-2 −４Ｐｘ_i-1 ＋６Ｐｘ_i -4Px_i+1 ＋Ｐｘ_i+2 ）／６（１１４）となる。ｙ軸，ｚ軸も同様にして計算すると、下式とな
る。ｅｙ_i ＝−（Ｐｙ_i-2 −４Ｐｙ_i-1 ＋６Ｐｙ_i −４Ｐｙ_i+1 ＋Ｐｙ_i+2 ）／６（１１５）ｅｚ_i ＝−（Ｐｚ_i-2 −４Ｐｚ_i-1 ＋６Ｐｚ_i −４Ｐｚ_i+1 ＋Ｐｚ_i+2 ）／６（１１６）

【００４１】上記結果（１１４），（１１５），（１１
６）をベクトルで表現すると次式となる。

【００４２】ステップＳＴ９では式（１１４），（１１
５），（１１６）の計算が行われ、上記のようにして修
正量Ｅ_i が求められる。

【００４３】ステップＳＴ１０〜ステップＳＴ２１は修
正量制限部６で行われる処理である。ステップＳＴ１０
では式（１１４）で計算されたｘ軸の修正量ｅｘ_iの絶
対値が、あらかじめ設定されている最大許容量ｅｍａｘ
より大きい場合にはステップＳＴ１１に処理を進め、小
さい場合にはステップＳＴ１４に処理を進める。

【００４４】ステップＳＴ１１ではｅｘ_iが負の場合は
ステップＳＴ１２に、それ以外はステップＳＴ１３に処
理を進め、ステップＳＴ１２ではｅｘ_i＝−ｅｍａｘと
し、ステップＳＴ１３ではｅｘ_i＝ｅｍａｘとして、ス
テップＳＴ１４に処理を進める。これにより、修正量ｅ
ｘ_iの絶対値が最大許容量ｅｍａｘ以下に制限される。

【００４５】ステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１７にお
いては前記ｘ軸成分の処理と同様に、ｙ軸成分の修正量
ｅｙ_iを最大許容量ｅｍａｘ以下に制限する処理を行
う。

【００４６】ステップＳＴ１８〜ステップＳＴ２１にお
いては前記ｘ軸成分の処理と同様に、ｚ軸成分の修正量
ｅｚ_iを最大許容量ｅｍａｘ以下に制限する処理を行
う。

【００４７】ステップＳＴ２２では、上記ステップＳＴ
９〜ステップＳＴ２１で計算した点Ｐ_iに対する修正量
Ｅ_iをメモリに記憶する。ステップＳＴ２３では、ｉを
インクリメントし、ステップＳＴ３に処理を戻す。

【００４８】ステップＳＴ２４〜ステップＳＴ２７は点
列移動部７の処理であり、まず、ステップＳＴ２４にお
いて点列移動部７は修正する点列指令の最初の点のイン
デックスｉを２に設定する。ステップＳＴ２５では終了
判定を行い、ｉ＝ｎであれば処理を終了し、そうでない
ならステップＳＴ２６に処理を進める。ステップＳＴ２
６においては前記Ｅ_iにゲインＫ０を乗じた量を点列指
令Ｐ_iに加算して、点列指令Ｐ_iを移動する。前記ゲイ
ンＫ０は修正ゲインであり、０．３〜１．０程度の適切
な値に設定する。通常は０．５を設定する。ステップＳ
Ｔ２７ではｉをインクリメントし、ステップＳＴ２５に
処理を戻す。ステップＳＴ２５〜ステップＳＴ２７の処
理はｉ＝ｎとなるまで繰り返され、以上で図３のフロー
チャートに示した処理が終了する。

【００４９】図５は、図４の点列指令Ｐ_iが点列移動部
７によりＥ_iだけ修正された後の様子を示す模式図であ
る。差分ベクトルは△Ｓ_i-1 ’，△Ｓ_i ’，△Ｓ_i+1 ’
のように小さくなり、点列指令Ｐ_iによる軌跡が滑らか
になっている様子がわかる。

【００５０】点列補間部８は点列移動部７で修正された
点列指令Ｐ_iを速度指令に基づいて補間制御し、サーボ
制御部９の各軸の位置指令を出力する。サーボ制御部９
は前記位置指令により工作機械２を制御するが、この際
に点列指令Ｐ_iが滑らかになるように修正されているた
め、滑らかな加工を実現することができる。

【００５１】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、点列指令修正部１２に入力される点列指令Ｐ_iの修
正点の前後の数点から曲率評価値である差分ベクトルを
計算し、差分ベクトルの大きな値が小さくなるように点
列指令を移動するため、点列指令Ｐ_i全体を滑らかな軌
跡に修正することができる。

【００５２】また、円弧のような滑らかな軌跡を表現し
ている点列指令Ｐ_iの場合は、曲率評価値として用いる
複数の差分ベクトルの値がほぼ同じ値となり、点列指令
の修正量が小さな値となる。そのため、前記円弧のよう
な曲線においても適切な修正動作を実現することができ
る。

【００５３】さらに、修正量の計算を式（１１４），
（１１５），（１１６）のように少ない処理により実現
することができる。

【００５４】さらに、点列指令Ｐ_iの移動量を修正量制
限部６で最大許容誤差内に制限しているため、修正によ
る点列指令の位置誤差が必要以上に大きくならず、加工
精度が保証された修正動作を実現することができる。

【００５５】実施の形態２．実施の形態１では評価範囲
設定部４の選択する点列数が５点の場合を説明したが、
この実施の形態２では、前記点列数が７点の場合につい
て説明する。図６はこの発明の実施の形態２による数値
制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、
１ａはこの実施の形態２の数値制御装置、４ａは実施の
形態２の評価範囲設定部、５ａは実施の形態２の修正量
計算部、１２ａは実施の形態２の点列指令修正部であ
る。図１に示した実施の形態１の数値制御装置１との違
いは、評価範囲設定部４ａと修正量計算部５ａの処理の
相違のみである。

【００５６】次に動作について説明する。図７は実施の
形態２の数値制御装置１ａの点列指令修正部１２ａの動
作を示すフローチャートである。図７のステップＳＴ１
〜ステップＳＴ２７は図３に示した実施の形態１におけ
る処理と同様であり、説明は省略する。

【００５７】ステップＳＴ３，５，７、およびステップ
ＳＴ４０〜ステップＳＴ４５は評価範囲設定部４ａの処
理である。この実施の形態２の評価範囲設定部４ａは連
続する７点を評価範囲として選択する。例えば、図２で
修正を行う点をＰ_iとしたとき、前記修正点Ｐ_iとその
前後の各３点、Ｐ_i-3，Ｐ_i-2，Ｐ_i-1，Ｐ_i+1，Ｐ
_i+2，Ｐ_i+3を選択する処理が行われる。

【００５８】ステップＳＴ４１では、ｉ＝３ならステッ
プＳＴ４２に処理を進め、そうでないならステップＳＴ
４３に処理を進める。ステップＳＴ４３ではｉ＝ｎ−２
ならステップＳＴ４４に処理を進め、そうでないならス
テップＳＴ５に処理を進める。

【００５９】ステップＳＴ４０，４２，４４，４５，４
６では、前記修正点Ｐ_iと前後の３点（Ｐ_i-3 ，Ｐ
_i-2 ，Ｐ_i-1 ，Ｐ_i+1 ，Ｐ_i+2 ，Ｐ_i+3 ）の選択を行う
が、ステップＳＴ４０とステップＳＴ４２は点列指令の
始点部での処理、ステップＳＴ４４とステップＳＴ４５
は点列指令の終点部での処理、ステップＳＴ４６は始点
部、終点部以外の処理である。

【００６０】ステップＳＴ４０においては点Ｐ_i-2と点
Ｐ_i-3が、ステップＳＴ４２においては点Ｐ_i-3が、ス
テップＳＴ４４においては点Ｐ_i+3が、ステップＳＴ４
５においては点Ｐ_i+2と点Ｐ_i+3が存在しないため、次
式を使って点列指令を外挿する。ステップＳＴ４０Ｐ_i-2＝Ｐ₃−３Ｐ₂＋３Ｐ₁ （２０１）Ｐ_i-3＝３Ｐ₃−８Ｐ₂＋６Ｐ₁ （２０２）ステップＳＴ４２Ｐ_i-3＝Ｐ₃−３Ｐ₂＋３Ｐ₁ （２０３）ステップＳＴ４４Ｐ_i+3＝３Ｐ_n−３Ｐ_n-1＋Ｐ_n-2 （２０４）ステップＳＴ４５Ｐ_i+2＝３Ｐ_n−３Ｐ_n-1＋Ｐ_n-2 （２０５）Ｐ_i+3＝６Ｐ_n−８Ｐ_n-1−３Ｐ_n-2 （２０６）

【００６１】ステップＳＴ４７は修正量計算部５ａの処
理で、ステップＳＴ４０，４２，４４，４５，４６で選
択した前記７点から点Ｐ_iの修正量Ｅ_iを計算する。修
正量Ｅ_iはｉ番目の点列指令Ｐ_iの修正量であり、Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸の修正量（ｅｘ_i，ｅｙ_i，ｅｚ_i）からなる
ベクトルである。図２の点列指令における点Ｐ_iの修正
量Ｅ_iの計算方法を以下に示す。図８は点列指令修正部
１２ａの点列指令の修正動作の説明図である。

【００６２】まず、図８に示すように図２の点列指令か
ら線分ベクトルＳ_i-3，Ｓ_i-2，Ｓ_i-1，Ｓ_i，
Ｓ_i+1，Ｓ_i+2を計算する。Ｓ_i-2，Ｓ_i-1，Ｓ_i，Ｓ
_i+1としては式（１０３），（１０４），（１０５），
（１０６）を用い、Ｓ_i-3およびＳ_i+2としては次式を
用いる。Ｓ_i-3＝Ｐ_i-2 −Ｐ_i-3 ＝（Ｐｘ_i-2 −Ｐｘ_i-3 ，Ｐｙ_i-2 −Ｐｙ_i-3 ，Ｐｚ_i-2 −Ｐｚ_i-3 ）＝（Ｓｘ_i-3 ，Ｓｙ_i-3 ，Ｓｚ_i-3 ）（２０７）Ｓ_i+2＝Ｐ_i+3 −Ｐ_i+2 ＝（Ｐｘ_i+3 −Ｐｘ_i+2 ，Ｐｙ_i+3 −Ｐｙ_i+2 ，Ｐｚ_i+3 −Ｐｚ_i+2 ）＝（Ｓｘ_i+2 ，Ｓｙ_i+2 ，Ｓｚ_i+2 ）（２０８）

【００６３】次に、第１階差分ベクトル△Ｓ_i-2，△Ｓ
_i-1，△Ｓ_i，△Ｓ_i+1，△Ｓ_i+2を計算する。△Ｓ
_i-1，△Ｓ_i，△Ｓ_i+1 としては式（１０７），（１０
８），（１０９）を用い、△Ｓ_i-2および△Ｓ_i+2とし
ては次式を用いる。 △Ｓ_i-2＝Ｓ_i-2 −Ｓ_i-3 ＝（Ｓｘ_i-2 −Ｓｘ_i-3 ，Ｓｙ_i-2 −Ｓｙ_i-3 ，Ｓｚ_i-2 −Ｓｚ_i-3 ）（２０９） △Ｓ_i+2＝Ｓ_i+2 −Ｓ_i+1 ＝（Ｓｘ_i+2 −Ｓｘ_i+1 ，Ｓｙ_i+2 −Ｓｙ_i+1 ，Ｓｚ_i+2 −Ｓｚ_i+1 ）（２１０）

【００６４】次に、図８に示すような、第２階差分ベク
トル（差分ベクトル）△△Ｓ_i-2，△△Ｓ_i-1，△△Ｓ
_i，△△Ｓ_i+1を計算する。 △△Ｓ_i-2＝△Ｓ_i-1 −△Ｓ_i-2 ＝Ｓ_i-1 −２Ｓ_i-2 ＋Ｓ_i-3 （２１１） △△Ｓ_i-1＝△Ｓ_i −△Ｓ_i-1 ＝Ｓ_i −２Ｓ_i-1 ＋Ｓ_i-2 （２１２） △△Ｓ_i ＝△Ｓ_i+1 −△Ｓ_i ＝Ｓ_i+1 −２Ｓ_i ＋Ｓ_i-1 （２１３） △△Ｓ_i+1＝△Ｓ_i+2 −△Ｓ_i+1 ＝Ｓ_i+2 −２Ｓ_i+1 ＋Ｓ_i （２１４）

【００６５】図４の点列指令Ｐ_i-3〜Ｐ_i+3はほぼ等間
隔に配置されているので、前記第２階差分ベクトル△△
Ｓ_i-2，△△Ｓ_i-1，△△Ｓ_i，△△Ｓ_i+1はそれぞ
れ、点列指令軌跡Ｐ_i-3〜Ｐ_i，Ｐ_i-2〜Ｐ_i+1，Ｐ
_i-1〜Ｐ_i+2，Ｐ_i〜Ｐ_i+3間の曲率の変化が大きい時
は値が大きく、前記曲率の変化が小さい時は小さい値と
なる。ここでは前記第２階差分べクトルを曲率評価値と
して用いる。

【００６６】修正点Ｐ_iを修正量Ｅ_iだけ移動させる
と、式（２１１），（２１２），（２１３）の前記差分
ベクトルは以下のようになる。修正後の前記差分ベクト
ルを、△△Ｓ_i-2 ’，△△Ｓ_i-1 ’，△△Ｓ_i ’，△△
Ｓ_i+1 ’とする。 △△Ｓ_i-2 ’＝（Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）−２Ｓ_i-2 ＋Ｓ_i-3 （２１５） △△Ｓ_i-1 ’＝（Ｓ_i −Ｅ_i ）−２（Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）＋Ｓ_i-2 （２１６） △△Ｓ_i ’＝Ｓ_i+1 −２（Ｓ_i −Ｅ_i ）＋（Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）（２１７） △△Ｓ_i+1 ’＝Ｓ_i+2 −２Ｓ_i+1 ＋（Ｓ_i −Ｅ_i ）（２１８）

【００６７】ここで、式（２１５），（２１６），（２
１７），（２１８）の差分ベクトル△△Ｓ_i-2 ’，△△
Ｓ_i-1 ’，△△Ｓ_i ’，△△Ｓ_i+1 ’において、大きな
値を持つ差分ベクトルを小さくする修正量Ｅ_i を求める
ため、実施の形態１の式（１１３），（１１４）式と同
様に、前記差分ベクトルの各軸成分の２乗の和が最小と
なる修正量Ｅ_i を計算すると、式（１１７）に対応した
次式のような計算式が得られる。Ｅ_i＝−（−Ｐ_i-3 ＋６Ｐ_i-2 −１５Ｐ_i-1 ＋２０Ｐ_i −１５Ｐ_i+1 ＋６Ｐ_i+2 −Ｐ_i+3 ）／２０（２１９）

【００６８】ステップＳＴ４７においては式（２１９）
により修正量Ｅ_i を計算する処理が行われる。

【００６９】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、点列指令の評価範囲を長くして前記曲率評価値に高
次の差分ベクトルを用いて修正量を計算することがで
き、点列指令全体をより滑らかな軌跡に修正することが
可能となる。

【００７０】実施の形態３．実施の形態１の点列指令修
正部１２、あるいは実施の形態２の点列指令修正部１２
ａの動作は、点列指令の間隔がほぼ等間隔であれば有効
に働くが、等間隔でない場合、前記差分ベクトルの曲率
評価値と点列指令からなる軌跡の曲率との対応関係が悪
くなり、修正動作が有効に働かなくなる傾向がある。そ
こで、この実施の形態３では、点列指令の間隔が等間隔
でない場合にも点列指令の修正動作が有効に働くような
点列指令修正部を持つ数値制御装置について説明する。

【００７１】図９はこの発明の実施の形態３による数値
制御装置の構成を示すブロック図であり、図において、
１ｂはこの実施の形態３の数値制御装置、５ｂは実施の
形態３の修正量計算部、１２ｂは実施の形態３の点列指
令修正部である。図１に示した実施の形態１の数値制御
装置１との違いは、修正量計算部５ｂの処理の相違のみ
である。

【００７２】次に動作について説明する。図１０はこの
実施の形態３の数値制御装置１ｂの点列指令修正部１２
ｂの動作を示すフローチャートである。図１０に示す処
理は、図３に示した実施の形態１の処理におけるステッ
プＳＴ９の代わりにステップＳＴ５０の処理を行うもの
である。

【００７３】ステップＳＴ５０の処理は、図１１に示す
ように点列指令が等間隔でない場合にも有効な修正量を
計算するものである。ここでは、評価範囲設定部４で選
択される点が修正点Ｐ_iとその前後の各２点、Ｐ_i-2，
Ｐ_i-1，Ｐ_i+1，Ｐ_i+2の５点であるものとして修正量
Ｅ_iを計算する場合について説明する。もちろん、実施
の形態２のように前後各３点（計７点）を選択して修正
量を計算する場合においても同様に適用できることは言
うまでもない。

【００７４】点列指令の修正量Ｅ_iの計算式は以下の手
順で求める。まず、式（１０３），（１０４），（１０
５）を用いて図１２に示すような線分ベクトルＳ_i-2，
Ｓ_i- ₁，Ｓ_i，Ｓ_i+1を計算する。次に、前記線分ベク
トルＳ_i-2 ，Ｓ_i-1 ，Ｓ_i ，Ｓ_i+1 の線分長Ｌ_i-2 ，Ｌ
_i-1 ，Ｌ_i ，Ｌ_i+1 を次式により求める。Ｌ_i-2 ＝ｓｑｒｔ（Ｓｘ_i-2 ＾２＋Ｓｙ_i-2 ＾２＋Ｓｚ_i-2 ＾２）（３０１）Ｌ_i-1 ＝ｓｑｒｔ（Ｓｘ_i-1 ＾２＋Ｓｙ_i-1 ＾２＋Ｓｚ_i-1 ＾２）（３０２）Ｌ_i ＝ｓｑｒｔ（Ｓｘ_i ＾２＋Ｓｙ_i ＾２＋Ｓｚ_i ＾２）（３０３）Ｌ_i+1 ＝ｓｑｒｔ（Ｓｘ_i+1 ＾２＋Ｓｙ_i+1 ＾２＋Ｓｚ_i+1 ＾２）（３０４）

【００７５】次に、次式のような第１階差分ベクトル△
Ｗ_i-1，△Ｗ_i，△Ｗ_i+1を計算する。 △Ｗ_i-1 ＝Ｑ_i-1 Ｓ_i-1 −Ｒ_i-1 Ｓ_i-2 ＝（Ｑ_i-1 Ｓｘ_i-1 −Ｒ_i-1 Ｓｘ_i-2 ，Ｑ_i-1 Ｓｙ_i-1 −Ｒ_i-1 Ｓｙ_i-2 ，Ｑ_i-1 Ｓｚ_i-1 −Ｒ_i-1 Ｓｚ_i-2 ）（３０５） △Ｗ_i ＝Ｑ_i Ｓ_i −Ｒ_i Ｓ_i-1 ＝（Ｑ_i Ｓｘ_i −Ｒ_i Ｓｘ_i-1 ，Ｑ_i Ｓｙ_i −Ｒ_i Ｓｙ_i-1 ，Ｑ_i Ｓｚ_i −Ｒ_i Ｓｚ_i-1 ）（３０６） △Ｗ_i+1 ＝Ｑ_i+1 Ｓ_i+1 −Ｒ_i+1 Ｓ_i ＝（Ｑ_i+1 Ｓｘ_i+1 −Ｒ_i+1 Ｓｘ_i ，Ｑ_i+1 Ｓｙ_i+1 −Ｒ_i+1 Ｓｙ_i ，Ｑ_i+1 Ｓｚ_i+1 −Ｒ_i+1 Ｓｚ_i ）（３０７）

【００７６】ここで、Ｑ_i-1，Ｒ_i-1，Ｑ_i，Ｒ_i，Ｑ
_i+1，Ｒ_i+1は前記線分ベクトルの重み係数であり、下
式のように線分べクトルの長さを用いて計算する。Ｑ_i-1 ＝２／｛Ｌ_i-1 （Ｌ_i-1 ＋Ｌ_i-2 ）｝（３０８−１）Ｒ_i-1 ＝２／｛Ｌ_i-2 （Ｌ_i-1 ＋Ｌ_i-2 ）｝（３０８−２）Ｑ_i ＝２／｛Ｌ_i （Ｌ_i ＋Ｌ_i-1 ）｝（３０９−１）Ｒ_i ＝２／｛Ｌ_i-1 （Ｌ_i ＋Ｌ_i-1 ）｝（３０９−２）Ｑ_i+1 ＝２／｛Ｌ_i+1 （Ｌ_i+1 ＋Ｌ_i ）｝（３１０−１）Ｒ_i+1 ＝２／｛Ｌ_i （Ｌ_i+1 ＋Ｌ_i ）｝（３１０−２）

【００７７】図１２に示すように、点列指令Ｐ_i-2〜Ｐ
_i+2が不等間隔に配置されている場合でも、前記第１階
差分ベクトル△Ｗ_i-1，△Ｗ_i，△Ｗ_i+1は線分長に関
する量により重み付けがなされているため、△Ｗ_i-1，
△Ｗ_i，△Ｗ_i+1はそれぞれ、点列指令軌跡Ｐ_i-2〜Ｐ
_i間，Ｐ_i-1〜Ｐ_i+1間，Ｐ_i〜Ｐ_i+2間の平均曲率に
対応したベクトルとなる。ここではこの差分ベクトルを
曲率評価値として用いる。

【００７８】修正点Ｐ_iを修正量Ｅ_iだけ移動させる
と、式（３０５），（３０６），（３０７）の前記３つ
の差分ベクトルは以下のようになる。修正後の前記差分
ベクトルを△Ｗ_i-1 ’，△Ｗ_i ’，△Ｗ_i+1 ’とする。 △Ｗ_i-1 ’＝Ｑ_i-1 （Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）−Ｒ_i-1 Ｓ_i-2 （３１１） △Ｗ_i ’＝Ｑ_i （Ｓ_i −Ｅ_i ）−Ｒ_i （Ｓ_i-1 ＋Ｅ_i ）（３１２） △Ｗ_i+1 ’＝Ｑ_i+1 Ｓ_i+1 −Ｒ_i+1 （Ｓ_i −Ｅ_i ）（３１３）

【００７９】ここで式（３１１），（３１２），（３１
３）の差分ベクトル△Ｗ_i-1 ’，△Ｗ_i ’，△Ｗ_i+1 ’
において大きな値を持つ差分ベクトルを小さくする修正
量Ｅ_i を求めるため、実施の形態１における式（１１
３），（１１４）と同様に、前記差分ベクトルの各軸成
分の２乗の和が最小となる修正量Ｅ_iを計算すると、式
（１１７）に対応した次式のような計算式が得られる。Ｅ_i＝−（Ｋ₁ Ｐ_i-2 ＋Ｋ₂ Ｐ_i-1 ＋Ｋ₃ Ｐ_i ＋Ｋ₄ Ｐ_i+1 ＋Ｋ₅ Ｐ_i+2 ）／Ｋ₆ （３１４）ここで、Ｋ₁ ＝Ｑ_i-1 Ｒ_i-1 Ｋ₂ ＝−Ｑ_i-1 ²−Ｑ_i-1 Ｒ_i-1 −Ｒ_i ²＋Ｑ_i Ｒ_i Ｋ₃ ＝Ｑ_i-1 ²＋Ｑ_i ²＋２Ｑ_i Ｒ_i ＋Ｒ_i ²＋Ｒ_i+1 ² Ｋ₄ ＝−Ｑ_i Ｒ_i ＋Ｑ_i+1 ²−Ｑ_i+1 Ｒ_i+1 −Ｒ_i+1 ² Ｋ₅ ＝Ｑ_i+1 Ｒ_i+1 Ｋ₆ ＝Ｑ_i-1 ²＋Ｑ_i ²＋２Ｑ_i Ｒ_i ＋Ｒ_i ²＋Ｒ_i+1 ² （３１５）である。

【００８０】ステップＳＴ５０では式（３１４）により
修正量Ｅ_i を計算する処理が行われる。

【００８１】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、点列指令間の距離（線分長）に関する量により重み
付けされた線分から求めた差分ベクトルを曲率評価値と
して用い、前記差分ベクトルの大きな値が小さくなるよ
うに点列指令を移動するため、点列指令が等間隔でない
場合においても点列指令を滑らかにする良好な点列指令
の修正を実現することができる。

【００８２】実施の形態４．前記実施の形態１および
２、あるいは実施の形態３で用いた方法は、本来の軌跡
の曲率変化が大きい場合や、点列間隔が大きい場合には
十分な効果を得ることができない。そこで、この実施の
形態４では、評価範囲内において曲率変化が大きいよう
な場合に対しても、点列指令の修正動作が有効に働くよ
うな点列指令修正部を持つ数値制御装置について説明す
る。この方法の考え方は、本来の軌跡と同じあるいは類
似する曲線を用いて、局所的に本来の曲線に当てはめる
ことにより、誤差成分を取り除くことである。また、こ
の方式によれば、点列指令が等間隔でない場合にも点列
指令の修正動作が有効に働く。

【００８３】図１３はこの発明の実施の形態４による数
値制御装置の構成を示すブロック図であり、図におい
て、１ｃは実施の形態４の数値制御装置、５ｃは実施の
形態４の修正量計算部、１２ｃは実施の形態４の点列指
令修正部である。図１に示した実施の形態１の数値制御
装置１との違いは、修正量計算部５ｃの処理の相違のみ
である。

【００８４】次に動作について説明する。図１４は実施
の形態４の数値制御装置１ｃの点列指令修正部１２ｃの
動作を示すフローチャートである。点列指令修正部１２
ｃの動作は、図３のステップＳＴ３，４，５，６，８の
代わりにステップＳＴ６０を用い、図３のステップＳＴ
９の代わりにステップＳＴ６１を用いる他は、図３に示
した実施の形態１における動作と同様である。

【００８５】以下、ステップＳＴ６０およびステップＳ
Ｔ６１の処理について述べる。その他の処理は図３処理
と同様であり、説明を省略する。

【００８６】まず、ステップＳＴ６０の処理について説
明する。ステップＳＴ６０においては、点列の評価範囲
を設定するが、実施の形態１と異なり、点の個数は固定
ではなく、前方ｎｆ点、後方ｎｂ点（計１＋ｎｆ＋ｎｂ
点）である。すなわち、この実施の形態では、選択する
評価範囲の点の数は必ずしも固定である必要がなく、調
節可能である。もちろん、簡単のため、実施の形態１の
ようにｎｆ＝ｎｂ＝２、あるいは実施の形態３のように
ｎｆ＝ｎｂ＝３に固定するのは任意である。

【００８７】一般に、点の数が増えれば、より広い範囲
に曲線を当てはめるため、軌跡をより滑らかにする効果
が得られる。ただし、評価範囲内の点の数は、曲線の次
数＋２以上でないと、軌跡を滑らかにする効果がない。
例えば、曲線の次数を２とすると、点の数は４以上であ
る必要がある。

【００８８】次に、ステップＳＴ６１の処理について説
明する。ステップＳＴ６１においては、評価範囲内に、
近似的な曲線を当てはめる。その曲線をＰ（ｔ）とおけ
ば、修正量Ｅ_iは、Ｅ_i＝Ｐ（ｔ_i ）−Ｐ_i （４０１）で与えられる。ここで、ｔは曲線パラメータ、ｔ_iはＰ
_iに対応する曲線パラメータである。

【００８９】ここで、曲線は、本来の軌跡と同じ種類の
曲線を用いるのが最も適切である。例えば、設計者がＣ
ＡＤによりデザインする際に４次の曲線を用いていれ
ば、４次の曲線をあてはめることが最適である。しか
し、仮に設計者が高次の曲線を用いて設計していても、
現実のデザインとしては、局所的に見れば、低次の曲線
に十分精度よく近似でき、また、モータを制御する観点
からも、速度（曲線の１次微分に対応）や加速度（２次
微分に対応）が連続であれば十分である。また、曲線が
高次になればなるほど、計算量が多くなるという欠点も
ある。そのため、必要以上に高次の曲線を用いることは
必ずしも適切ではない。すなわち、実際的には、２次や
３次といった低次のスプライン曲線でほとんど十分であ
る。逆に、１次の曲線（すなわち直線）を用いた場合に
は、軌跡を滑らかにする効果は期待できず、むしろ軌跡
を必要以上に変形させてしまい、適当ではない。以下で
は、２次のスプライン曲線を用いた場合について述べ
る。２次のスプライン曲線は以下の式で与えられる。Ｐ（ｔ）＝｛Ｘ（ｔ）Ｙ（ｔ）Ｚ（ｔ）｝（４０２）ここで、Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ），Ｚ（ｔ）は、それぞれ以
下で与えられる。Ｘ（ｔ）＝Ｃｘ₂ ・ｔ² ＋Ｃｘ₁ ・ｔ＋Ｃｘ₀ （４０３）Ｙ（ｔ）＝Ｃｙ₂ ・ｔ² ＋Ｃｙ₁ ・ｔ＋Ｃｙ₀ （４０４）Ｚ（ｔ）＝Ｃｚ₂ ・ｔ² ＋Ｃｚ₁ ・ｔ＋Ｃｚ₀ （４０５）

【００９０】図１５は２次スプライン曲線のあてはめの
一例を示す模式図である。図においては、ｎｂ＝ｎｆ＝
２であり、評価範囲であるＰ_i-2，Ｐ_i-1，Ｐ_i，Ｐ
_i+1，Ｐ_i+2の計５点に対し、近似的な２次スプライン
曲線を当てはめている。修正前のＰ_i が２次スプライン
曲線上の対応する点に近づくように修正量Ｅ_i が求めら
れる。

【００９１】式（４０３），（４０４），（４０５）に
おいて、Ｃｘ₂，Ｃｘ₁，Ｃｘ₀ などの係数は、最小２
乗法を用いて求めることができる。すなわち、Ｃｘ₂，
Ｃｘ₁，Ｃｘ₀については、｛Ｃｘ₂ 、Ｃｘ₁ 、Ｃｘ₀ ｝’ ＝［ｉｎｖ（Ａ’×Ａ）］×（Ａ’×ｂ）（４０６）（上式において、’は、行列の転置を意味する）とな
る。ここで、Ａ，ｂは、次のように与えられる。Ａ＝［ｆ_i-nb ｆ_i-nb+1 … ｆ_i … ｆ_i+nf-1 ｆ_i+nf］’ （４０７）ｆ_i＝｛ｔ_i ² ｔ_i １｝’ （４０８）ｂ＝｛Ｐｘ_i-nb Ｐｘ_i-nb+1 … Ｐｘ_i … … Ｐｘ_i+nf-1 Ｐｘ_i+nf｝’ （４０９）ここで、Ｐｘ_iはインデックスｉの点のｘ座標値であ
る。

【００９２】Ｙ，Ｚ軸成分に関しても、同様に求められ
る。図１６は、途中で曲率が変化するような軌跡に対し
て、この方法を適用した例を示すグラフ図である。修正
前の点（×印で表示）においては、図中左側では曲率が
大きく、図中右側では曲率が小さい。その境界あたり
（図中中央付近）で曲率が変化しており、その箇所に段
差状の誤差成分が観察できる。この方法を適用すること
により、修正後の点（○印）は滑らかな軌跡になってい
ることがわかる。以上では、２次のスプライン曲線を用
いた場合について述べたが、３次以上の曲線、有理多項
式で表される曲線、円弧や楕円などの曲線を用いても、
同様に適用することができる。

【００９３】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、評価範囲内において曲率の変化や点列指令間の間隔
の変化が大きいような点列指令に対しても、点列指令の
修正動作を有効に働かせることができる。

【００９４】実施の形態５．図１７はこの発明の実施の
形態５による数値制御装置の構成を示すブロック図であ
り、図において、１ｄはこの実施の形態５の数値制御装
置、７ｄは実施の形態５の点列移動部である。点列移動
部７ｄは、点列指令入力部３の点列指令の位置を修正量
制限部６の出力に応じて移動させるとともに、この移動
させた点列指令を評価範囲設定部４に出力する。１２ｄ
は実施の形態５の点列指令修正部である。図１に示した
実施の形態１の数値制御装置１との相違は、点列移動部
７ｄにおける移動結果を評価範囲設定部４における次の
評価範囲設定に用いることである。

【００９５】次に動作について説明する。図１８はこの
実施の形態５の数値制御装置１ｄの点列指令修正部１２
ｄの動作を示すフローチャートである。図１８のステッ
プＳＴ１〜ステップＳＴ２６の処理は図３のものと同様
の処理であり、説明を省略する。

【００９６】図１８には、図３のステップＳＴ２２，２
４，２５，２７の処理がなく、ステップＳＴ２６の処理
がステップＳＴ１８とステップＳＴ２３の処理の間で行
われる点が異なる。図１８のステップＳＴ２６で修正が
行われた点列指令Ｐ_iを用いて、前記Ｐ_iの次の点Ｐ
_i+1の修正量の計算（ステップＳＴ３〜ステップＳＴ２
１）が繰り返し行われる。

【００９７】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、修正された点列指令を用いて次の点列の修正計算を
行うため、より滑らかな点列指令の修正を実現すること
ができる。なお、上記においては、実施の形態１の方法
を繰り返す場合について説明したが、実施の形態２，実
施の形態３，あるいは実施の形態４の方法についても、
ブロック図およびフローチャートに同様の変更を施すこ
とにより、繰り返しによる性能の向上を図ることが可能
である。

【００９８】実施の形態６．いろいろな種類の軌跡が組
み合わされた場合や、誤差成分が特定の箇所にのみ存在
する場合に、より正確に誤差だけを取り除くためには、
軌跡の種類や誤差の有無などの点列の性状に応じて、評
価範囲や修正量計算方法を可変にできる効果がある。そ
こで、この実施の形態６においては、評価範囲や修正量
計算方法を可変にできるような点列指令修正部を持つ数
値制御装置について説明する。

【００９９】図１９はこの発明の実施の形態６による数
値制御装置の構成を示すブロック図であり、図におい
て、１ｅは実施の形態６の数値制御装置、１２ｅは実施
の形態６の点列指令修正部、１３は入力された点列指令
の軌跡の正常を判断する軌跡判断部である。図１に示し
た実施の形態１の数値制御装置１との相違は、軌跡判断
部１３を含むことである。

【０１００】次に動作について説明する。図２０は実施
の形態６の数値制御装置１ｅの前記点列指令修正部１２
ｅの軌跡判断部１３の動作を示すフローチャートであ
る。ステップＳＴ８０では、誤差成分があるかどうかを
チェックする。誤差成分があるかどうかは、実施の形態
１で述べた第１階差分ベクトルにより判定する。

【０１０１】誤差成分により、段差，突起，ガタガタな
どが生じている箇所では，いずれも隣接する第１階差分
ベクトルの方向が逆に向いている．そこで、加速度ベク
トルの方向が逆を向いている箇所およびその周辺を誤差
成分がある箇所とする。誤差成分がない場合には、滑ら
かにする必要がないため、評価範囲に含めない。誤差成
分がある場合には、ステップＳＴ８１に処理を進める。

【０１０２】ステップＳＴ８１では、点列の間隔をチェ
ックする。間隔の判定は、適当な基準値を設定してお
き、その値と比較することによる。点列の間隔が長い場
合には、連続した曲線の一部とみなすことは適当ではな
いため、評価範囲に含めない。間隔が短い場合には、ス
テップＳＴ８２に処理を進める。

【０１０３】ステップＳＴ８２では、コーナーかどうか
をチェックする。コーナーかどうかは、実施の形態１で
述べた第１階差分べクトルにより判定する。第１階差分
ベクトルが大きな値を示す点が単独であり、かつ、その
周辺の第１階差分ベクトルが小さい点を、コーナーとす
る。コーナーであれば、この点は、滑らかにするのでは
なく、厳密にコーナーを通過するべきなので、評価範囲
に含めない。コーナーでなければ、ステップＳＴ８３に
処理を進め、評価範囲に含める。

【０１０４】評価範囲設定部４は、上記により判断され
た結果が「評価範囲に含める」であれば、入力された点
を評価範囲に含め、逆に、判断された結果が「評価範囲
に含めない」であれば、入力された点を評価範囲に含め
ない。

【０１０５】さらに、引き続いて、ステップＳＴ８５に
処理を進める。ステップＳＴ８５では、曲率が一定の区
間かどうかをチェックする。曲率は、実施の形態１で述
べた第１階差分ベクトルで代用する。曲率が一定でない
場合は、ステップＳＴ８９に処理を進め、曲線をあては
めることによる方法を選択する。

【０１０６】曲率が一定であれば、ステップＳＴ８６に
処理を進める。ステップＳＴ８６では、評価範囲内の点
列の間隔が均一かどうかを判断し、均一であれば、ステ
ップＳＴ８７に処理を進め、１次差分による方法または
２次差分による方法を選択し、均一でなければステップ
ＳＴ８８に処理を進め、重み付き１次差分による方法ま
たは重み付き２次差分による方法を選択する。

【０１０７】修正量計算部５は、ここで選択した方法に
より、修正量を計算する。なお、上記において、ステッ
プＳＴ８０，８２，８５においては、第１階差分ベクト
ルを用いて軌跡の性状を判断したが、実施の形態３で述
べた線分長さで重みづけされた第１階差分ベクトル（△
Ｗ_i ）を用いてもよい。

【０１０８】図２１は、評価範囲や修正量計算方法を固
定にした場合の点列指令の修正結果を示す模式図であ
る。図中、×印は修正前の点、＊印は誤差を含む修正前
の点、○印は修正後の点、破線は修正前の点を結んだ
線、実線は修正後の点を結んだ線を示す。この図におい
ては、評価範囲や修正量計算方法を固定にしているた
め、次のような問題点が生じている。（１）誤差のないコーナーの箇所も滑らかにしてしま
い、内回りする（図中１の箇所）。（２）誤差のない曲線の箇所も滑らかにしてしまい、わ
ずかだが内回りする（図中２の箇所。図ではほとんどわ
からないが、点列間隔の数％程度内回りしている）。（３）点列間隔の長い箇所の周辺では、形状が大きく崩
れる場合がある（図中３の箇所）。

【０１０９】図２２はこの実施の形態６における方法を
適用した場合の点列指令の修正結果を示す模式図であ
る。上記の方法を用いることにより、上記問題点がなく
なり、必要な個所のみを的確に滑らかにすることが可能
となっている。

【０１１０】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、いろいろな種類の軌跡が組み合わされている場合
や、誤差成分が特定の箇所にのみ存在するような場合に
も、的確に誤差だけを取り除くことが可能となる。

【０１１１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、修正量計算部が、点列指令を通過する曲線の曲率
に相当する曲率評価値を評価範囲内の複数箇所で計算す
るとともに、前記複数の曲率評価値の中で値の大きなも
のを小さくするように前記点列指令の修正量を計算する
ように構成したので、点列指令の修正において点列指令
全体を滑らかにする有効な修正を行うことができ、工作
機械による加工面を滑らかにし、工作機械に不必要な加
速度が加わって工作機械を損傷するような事態を有効に
防止することができる効果がある。

【０１１２】請求項２記載の発明によれば、修正量計算
部が、曲率評価値として、連続する点列指令を結ぶ線分
ベクトルの１次または高次の変化量を示す差分ベクトル
を用いるように構成したので、線分ベクトルの変化量を
示す差分ベクトルの単純な計算を行うことにより、差分
ベクトルの階数に応じた広い範囲の点列指令を用いて点
列指令の修正量を計算することができ、点列指令全体を
より滑らかにする有効な修正を行うことができる効果が
ある。また、円弧のような滑らかな軌跡を表現している
点列指令の場合にも、従来の方法におけるように軌跡を
劣化させることなく滑らかな点列指令を得ることができ
る効果がある。

【０１１３】請求項３記載の発明によれば、修正量計算
部が、複数箇所における差分ベクトルの各軸成分の２乗
和が最小となるように、修正量の前記各軸成分を計算す
るように構成したので、複数箇所における差分ベクトル
の各軸成分の２乗和を最小とするように修正量の各軸成
分を決定することにより複数の曲率評価値の中で値の大
きなものを小さくすることができ、これにより、請求項
２記載の発明の効果を得ることができる効果がある。

【０１１４】請求項４記載の発明によれば、修正量計算
部における修正量を許容誤差値以下に制限する修正量制
限部を備えるように構成したので、修正量計算部におけ
る点列指令の修正量が許容誤差以上の大きな値となって
工作機械による加工不良や工作機械の損傷が発生する事
態を防止することができる効果がある。

【０１１５】請求項５記載の発明によれば、修正量計算
部が、差分ベクトルとして、線分ベクトルの長さに関す
る量により重み付けされた線分ベクトルを用いて計算さ
れた差分ベクトルを用いるように構成したので、点列指
令が等間隔でない場合においても点列指令を滑らかにす
る良好な点列指令の修正を実現することができる効果が
ある。

【０１１６】請求項６記載の発明によれば、修正量計算
部が、評価範囲内の点列指令に２次以上の曲線をあては
め、その曲線に近づくように前記点列指令の修正量を計
算するように構成したので、評価範囲内において曲率の
変化や点列指令間の間隔の変化が大きいような点列指令
に対しても軌跡を劣化させることなく滑らかな点列指令
が得られ、点列指令の修正を有効に行うことができる効
果がある。

【０１１７】請求項７記載の発明によれば、修正量計算
部が、評価範囲内の点列指令に２次曲線をあてはめるよ
うに構成したので、少ない計算量により本来の曲線に良
好に倣った点列指令への修正を行うことができる効果が
ある。

【０１１８】請求項８記載の発明によれば、修正量計算
部における修正量を許容誤差値以下に制限する修正量制
限部を備えるように構成したので、修正量計算部におけ
る点列指令の修正量が許容誤差以上の大きな値となって
工作機械による加工不良や工作機械の損傷が発生する事
態を防止することができる効果がある。

【０１１９】請求項９記載の発明によれば、修正量計算
部が、修正された点列指令を以降の修正点に対する修正
量の計算に用いるように構成したので、より滑らかな点
列指令の修正を実現することができる効果がある。

【０１２０】請求項１０記載の発明によれば、入力され
た点列指令からなる軌跡の性状を判断する軌跡判断部を
備え、判断された前記軌跡の性状に応じて、評価範囲設
定部において設定する前記評価範囲、および／または、
修正量計算部における前記修正量計算方法を適宜変更す
るように構成したので、いろいろな種類の軌跡が組み合
わされている場合や、誤差成分が特定の箇所にのみ存在
するような場合にも、的確に誤差だけを取り除き、良好
な点列指令の修正を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による数値制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】点列指令の１例を示す模式図である。

【図３】この発明の実施の形態１による数値制御装置
の点列指令修正部の動作を示すフローチャートである。

【図４】この発明の実施の形態１による数値制御装置
の点列指令修正部の点列指令の修正動作の説明図であ
る。

【図５】図４の点列指令Ｐ_iが点列移動部によりＥ_i
だけ修正された後の様子を示す模式図である。

【図６】この発明の実施の形態２による数値制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図７】この発明の実施の形態２による数値制御装置
の点列指令修正部の動作を示すフローチャートである。

【図８】この発明の実施の形態２による数値制御装置
の点列指令修正部の点列指令の修正動作の説明図であ
る。

【図９】この発明の実施の形態３による数値制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図１０】この発明の実施の形態３による数値制御装
置の点列指令修正部の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１１】等間隔でない点列指令を示す模式図であ
る。

【図１２】この発明の実施の形態３による数値制御装
置の点列指令修正部の点列指令の修正動作の説明図であ
る。

【図１３】この発明の実施の形態４による数値制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図１４】この発明の実施の形態４による数値制御装
置の点列指令修正部の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１５】実施の形態４における２次スプライン曲線
のあてはめの一例を示す模式図である。

【図１６】実施の形態４における点列指令の修正結果
の例を示すグラフ図である。

【図１７】この発明の実施の形態５による数値制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図１８】この発明の実施の形態５による数値制御装
置の点列指令修正部の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１９】この発明の実施の形態６による数値制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図２０】この発明の実施の形態６による数値制御装
置の点列指令修正部の軌跡判断部の動作を示すフローチ
ャートである。

【図２１】評価範囲や修正量計算方法を固定にした場
合の点列指令の修正結果を示す模式図である。

【図２２】この発明の実施の形態６による数値制御装
置の点列指令の修正結果を示す模式図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ数値制御装置、２
工作機械、３点列指令入力部、４，４ａ評価範囲
設定部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ修正量計算部、６修
正量制限部、７，７ｄ点列移動部、１３軌跡判断
部、Ｐ_i-3，Ｐ_i- ₂，Ｐ_i-1，Ｐ_i ，Ｐ_i+1，Ｐ_i+2，
Ｐ_i+3，Ｐ₁〜Ｐ_n 点列指令、Ｓ_i-3，Ｓ_i-2，Ｓ
_i-1，Ｓ_i ，Ｓ_i+1，Ｓ_i+2 線分ベクトル、△
Ｓ_i-1，△Ｓ_i ，△Ｓ_i+1，△Ｓ_i-1 ’，△Ｓ_i ’，△
Ｓ_i+1 ’，△Ｗ_i-1，△Ｗ_i ，△Ｗ_i+1 第１階差分ベ
クトル（差分ベクトル）、△△Ｓ_i-2，△△Ｓ_i-1，△
△Ｓ_i ，△△Ｓ_i+1 第２階差分ベクトル（差分ベクト
ル）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械の制御位置座標を表す点列指令
を入力する点列指令入力部と、連続する前記点列指令を
数点選択して評価範囲を設定する評価範囲設定部と、前
記評価範囲設定部で選択された前記評価範囲内の点列指
令を用いて、前記評価範囲内の点列指令の修正量を計算
する修正量計算部と、計算された前記修正量に従って前
記点列指令入力部において入力された点列指令を移動し
てその結果を出力する点列移動部とを備え、前記修正量
計算部は、前記点列指令を通過する曲線の曲率に相当す
る曲率評価値を前記評価範囲内の複数箇所で計算すると
ともに、前記複数の曲率評価値の中で値の大きなものを
小さくするように前記点列指令の修正量を計算すること
を特徴とする数値制御装置。
【請求項２】修正量計算部は、曲率評価値として、連
続する点列指令を結ぶ線分ベクトルの１次または高次の
変化量を示す差分ベクトルを用いることを特徴とする請
求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】修正量計算部は、複数箇所における差分
ベクトルの各軸成分の２乗和が最小となるように、修正
量の前記各軸成分を計算することを特徴とする請求項２
記載の数値制御装置。
【請求項４】修正量計算部における修正量を許容誤差
値以下に制限する修正量制限部を備えたことを特徴とす
る請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の数
値制御装置。
【請求項５】修正量計算部は、差分ベクトルとして、
線分ベクトルの長さに関する量により重み付けされた線
分ベクトルを用いて計算された差分ベクトルを用いるこ
とを特徴とする請求項２記載の数値制御装置。
【請求項６】工作機械の制御位置座標を表す点列指令
を入力する点列指令入力部と、連続する前記点列指令を
数点選択して評価範囲を設定する評価範囲設定部と、前
記評価範囲設定部で選択された前記評価範囲内の点列指
令を用いて、前記評価範囲内の点列指令の修正量を計算
する修正量計算部と、計算された前記修正量に従って前
記点列指令入力部において入力された点列指令を移動し
てその結果を出力する点列移動部とを備え、前記修正量
計算部は、前記評価範囲内の点列指令に２次以上の曲線
をあてはめ、その曲線に近づくように前記点列指令の修
正量を計算することを特徴とする数値制御装置。
【請求項７】修正量計算部は、前記評価範囲内の点列
指令に２次曲線をあてはめることを特徴とする請求項６
記載の数値制御装置。
【請求項８】修正量計算部における修正量を許容誤差
値以下に制限する修正量制限部を備えたことを特徴とす
る請求項６または請求項７記載の数値制御装置。
【請求項９】修正量計算部は、修正された点列指令を
以降の修正点に対する修正量の計算に用いることを特徴
とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載
の数値制御装置。
【請求項１０】入力された点列指令からなる軌跡の性
状を判断する軌跡判断部を備え、判断された前記軌跡の
性状に応じて、評価範囲設定部において設定する前記評
価範囲、および／または、修正量計算部における前記修
正量計算方法を適宜変更することを特徴とする請求項１
から請求項９のうちのいずれか１項記載の数値制御装
置。